Einleitung

Der Bereich der Modellherstellung im Dental­labor unterliegt derzeit einem Wandel. Unter anderem aufgrund der wachsenden Zahl von Intraoralscans (IOS) verändern sich die Anforderungen, die vonseiten der scannenden Zahnärzte an das Dentallabor gestellt werden. Mag der modelllose, „rein digitale“ Weg, vom IOS-Scan über die Konstruktion zur Herstellung und Fertigstellung bis hin zum Einsetzen, bei Indikationen wie vollkeramischen Einzelkronen funktionieren, so bleibt bei komplexen Restaurationsformen die Arbeit auf einem physischen Modell ­obligat. Die Modellherstellung auf der Basis von digitalen Daten ist somit eine Grundvoraussetzung, um als Labor bei den immer häufiger auftretenden digitalen Workflowszenarien in der Zahnarztpraxis weiterhin eine Rolle zu spielen. War das Alveolarmodell in der analogen Herstellung bisher nur bei ausgewählten Anwendungen im Gebrauch (Kür), wird es im digitalen Prozess zur Plicht.

Technik

Aufgrund der Komplexität, die ein dentales Modell besitzt, empfiehlt sich hinsichtlich der infrage kommenden Fertigungstechnologien der 3-D-Druck. Die frästechnische Herstellung ist schlichtweg zu zeit- und kostenintensiv. Zudem treten während der Fräsbearbeitung häufig maschinenbedingte Komplikationen wie etwa nicht ausreichende Anstellwinkel der Achsen auf. Der 3-D-Druck ist da klar im Vorteil, da sich damit auch komplexe Geometrien samt Hinter­schnitten problemlos herstellen lassen (Abb. 1). Allerdings spiegelt diese theoretische Ansicht nur die halbe Wahrheit wider. Die passgenaue additive (aufbauende) Fertigung von in Schichten (Slices) zerlegten Modelldaten funktioniert nur im abgestimmten Zusammenspiel des 3-D-Druckers mit dem eingesetzten Material und dem Nachbearbeitungsprozess. Maßhaltigkeit in der Herstellung ist oberstes Gebot. Und so reicht es nicht aus, den Druckprozess isoliert zu sehen. Vielmehr muss man ihn im Kontext der gesamten Herstellungskette betrachten.

Alveolarmodelle

Die Herstellung von Alveolarmodellen stellt an den Fertigungsprozess die höchsten Anforderungen. Neben der Maßhaltigkeit, mit der das gesamte Modell den Intraoralscan wiedergeben muss, müssen die Einzel­stümpfe präzise und lagerichtig in ihre Alveolenfächern reponiert werden können (Abb. 2).

Vorgehen: Design

Im ersten Schritt wird der Intraoralscan aus der Zahnarztpraxis in die 3Shape Dental System CAD-Software geladen, dort beschnitten und ausgerichtet (Abb. 3). Dies erfolgt bereits unter der Prämisse, dass auf der Basis dieser Daten Modelle hergestellt werden sollen (Abb. 4).
Dann wird zuerst die Restauration entsprechend der gewohnten Vorgehensweise auf dem CAD-Modell konstruiert (Abb. 5). Ist die Konstruktion abgeschlossen, kann das ­3Shape-Zusatzmodul Modelbuilder gestartet werden. Zur Parametrisierung der Modelle stellt diese Software dem Anwender eine Vielzahl von Einstellparametern zur Verfügung. Diese Parameter entscheiden maßgeblich über die erzielbare Qualität des Alveolarmodells.
Über diese Einstellungen werden die Softwareparameter und die Fertigungsgenauigkeit des 3-D-Druckers sowie das Materialverhalten bei der Aushärtung berücksichtigt. In Zusammenarbeit mit envisionTEC wurde für die Kombination aus Vida HD 3-D-Drucker, E-Model Modellmaterial und othoflash Lichthärtegerät (alle envisionTEC GmbH) ein Parameterdatensatz (DME) erarbeitet, der dem Labor einen validierten Ablauf an die Hand gibt (Abb. 6). Zur Feinjustage der individuell gewünschten Friktion in den Alveolen­fächern stehen zwei Parameter zur Verfügung. Damit können individuelle Vorlieben zur Stumpffriktion adaptiert werden (Abb. 7). Die gesamte Parametrisierung – also die für den gesamten Prozess notwendigen Verarbeitungsparameter – wird envisionTEC-Kunden in Form einer DME-Datei übergeben und erspart so die sonst zeitaufwendige Testphase im Labor.

Digitale Modellherstellung

Da Ausrichtung und Ausdehnung des Modells bereits bei der Konstruktion der Restauration festgelegt wurden, können diese Schritte im Modelbuilder übersprungen werden. Die in der Konstruktion angezeichnete Präparationsgrenze dient nun als Trennlinie für die Einzelstümpfe. Das Stumpfdesign umfasst eine leichte Unterkehlung an der Präparationsgrenze. Der Appendix folgt in der Form der Präparationsgrenze und läuft konisch zu. Zum Modellboden hin endet der Appendix in einer 90°-Stufe. Diese ist wichtig, um einen definierten Tiefenanschlag zu erhalten (Abb. 8). Die Auswirkung von Friktionsunterschieden bei großen oder kleinen Appendixdurchmessern wird bereits in der DME berücksichtigt und automatisch angepasst (Abb. 9). Ebenso automatisch werden in dem Modellsockel „Ablauflöcher“ angelegt (Abb. 10). Diese verhindern, dass während des Bauvorgangs Adhäsionskräfte, die beim Abheben entstehen, Verzüge am Modell verursachen. Dies gilt ebenso bei der Anlage von Bissstützen. Dafür wurde bei envisionTEC ein spezieller Sockel konstruiert, der dem Anwender ebenfalls zur Verfügung steht (Abb. 11).

Abbildung 01 bis 11

3-D-Druck

Nach der Konstruktion des Alveolarmodells werden die Datensätze in die Prefactory RP-Software von envisionTEC importiert (Abb. 12). Sobald man dort das zu verwendende Material definiert, werden automatisch die validierten Bauparameter geladen (Abb. 13). Um Verzüge beim Bauprozess zu vermeiden, werden die Modelle plan und ohne Stützgeometrien auf der Plattform positioniert. Die Stümpfe stehen senkrecht und erhalten ebenso keine zusätzlichen Stützen. Zur Vorbereitung des Bauprozesses wird das E-Model Kunststoffmaterial von envisionTEC in die Wanne eingefüllt (Abb. 14). Um eine mögliche Sedimentierung aufzuheben, muss das Material vor dem Einfüllen manuell gut durchmischt werden. Nach dem Berechnen der Schichten (Slices) wird der Bauprozess am Vida HD 3-D-Drucker gestartet (Abb. 15). Zur Prozesskontrolle werden die jeweils aktuelle Schicht und der Fortschritt des Bauprozesses im Vida-Display angezeigt (Abb. 16).

Nach 35 Minuten ist der Bauprozess abgeschlossen (Abb. 17). Die Entnahme sollte zügig erfolgen. Ein kurzes Abtropfen (fünf Minuten) reicht aus (Abb. 18). Das Lösen der Modelle erfolgt mit Schutzausrüstung und einem dünnen Spachtel (Abb. 19). Es muss darauf geachtet werden, dass die verwendeten Handschuhe auch für den Umgang mit flüssigen Kunststoffen zertifiziert sind. Da keine Stützgeometrien verwendet wurden, entfällt somit deren Beseitigung. Die Reinigung erfolgt in direktem Anschluss in einem Spülgerät für 3 × 90 ­Sekunden in 96-prozentiger Ethanol-Lösung (Abb. 20). Eine zusätzliche, 90-sekündige Reinigung mit unbelastetem 96-prozentigem Ethanol wird empfohlen. Mit Druckluft werden etwaige Ethanolrückstände beseitigt. Die anschließende Trocknungszeit der Modelle zum Verflüchtigen des restlichen Alkohols sollte 20 Minuten betragen. Die Lichthärtung erfolgt schließlich im othoflash Lichthärtegerät mit 2 × 300 Blitzen (Abb. 21). Nach dem ersten Belichtungsdurchlauf werden die Modelle und Stümpfe einmal gewendet und erneut belichtet (Abb. 22). Das Einhalten des beschriebenen Prozessablaufs unter Verwendung der validierten Softwareparameter (DME) und Komponenten sorgt für präzise Ergebnisse (Abb. 23 und 24).

Zusammenfassung

Ob Kür oder Plicht – das Alveolarmodell gewinnt in den digitalen Workflowszenarien an Bedeutung. Aufgrund der Abstimmung von Geräteparametern, Materialeigenschaften und Softwareparametern ist es möglich, diesen Modelltyp hochpräzise CAD/CAM-gestützt herzustellen.
Die Genauigkeit eines Drucksystems kann nur im Zusammenspiel mit allen eingesetzten Komponenten und Arbeitsschritten zu reproduzierbaren qualitativ hochwertigen Ergebnissen führen. Vom Hersteller in Zusammenarbeit mit Laboren erarbeitete und anschließend validierte Prozessabläufe ermöglichen es dem Anwender, neue Technologien schnell in seine täglichen Arbeitsprozesse einzufügen. Praxisrelevante Integration lautet das Zauberwort.
Nicht alles, was theoretisch möglich ist, lässt sich in alltäglichen Prozessen umsetzen. Gerätehersteller und Labor bedürfen der Symbiose, die zwischen der envisionTEC GmbH und der CreaCam Frästechnik GmbH geglückt ist.

Abbildung 12 bis 24